基于CHF100A矢量變頻器的應用改造雨漏試驗機

楊洋 于澤

摘 要：針對棚車雨漏試驗機走形速度單一不可調的缺點進行改造，欲將電機改為變頻調速控制，降低走行速度，滿足對車體的噴淋時間要求。變頻器選用國內知名品牌英威騰CHF100A矢量通用型變頻器。本文主要分析電路的原理和變頻器調試的一些方法。

關鍵詞：雨漏試驗機；變頻調速；變頻器參數設置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.130

1 引言

棚車，又稱篷車，是一種封閉的火車車廂，一般用來運送貨物。雨漏試驗機通過對棚車進行人工模擬降雨的方式，檢查棚車車廂鋼板、焊接等部位是否存在漏雨現象，如發現漏雨，則進行相應地處理。該系統主要由卷揚機、水泵、控制系統、管道、噴頭、鋼索、軌道等組成。

為了提高工作效率，讓雨漏試驗機高效完成工作任務，于是對雨漏試驗機進行改造。改造技術要求為鐵標標準TB/T1802-1996：

（1）保證在車頂全面積上噴水，側墻自上側梁以下二分之一高度（但對于側墻上設有車窗的車輛，應達到車窗下邊緣）范圍內面積上噴水，其余部位為淌水。（2）噴水強度應不低于3mm/min。（制作檢測器具，可以檢測噴水強度不低于3mm/min）。（3）噴水時噴頭處的水壓應不小于0.1MPa。（添加壓力表，明示噴水壓力）。（4）噴頭至噴水表面的距離應不大于1.5m。（5）噴頭的噴水孔直徑為1.0-2.0mm。（6）車頂噴頭中心線在車輛橫斷面上的投影應大致垂直于車頂表面。兩側噴頭中心線在車輛橫斷面上投影應與水平面成45°±5°角，上述噴頭中心線與橫斷面夾角應為30°±5°。（7）改造后雨漏試驗機可以單獨噴淋。（即走行電機失電后，噴淋系統繼續工作）。（8）雨漏試驗機走行速度可隨時改變以應對生產需要。

本文主要介紹電氣部分的電路原理和變頻器的調試過程。

2 原理

通過技術改造要求得知，需要設計電機的控制電路，滿足通過變頻器實現變頻調速，并且前進后退時都分別有指示燈亮。在兩端的走行終端安裝限位開關，使噴淋器走到終端時自動停止。并且需要一個水泵的控制電路實現水泵的運轉和停止。

由于電路中加入的變頻器進行變頻調速，所以需要通過變頻器的端子圖確定如何把變頻器接入電路之中。經過分析R、S、T接到三相電源端，U、V、W三個端子接到電機。TA、TB、TC接入控制電路中，FWD、REV、COM分別代表正轉、反轉、和共同信號端子，所以FWD、REV分別接到繼電器的常開端子上。

在控制電路部分，首先確定啟動按鈕SB2。當SB2閉合時，磁鐵KM1得電，KM1常開觸點閉合形成自鎖，并且主電路閉合變頻器得電。當正轉按鈕SB4閉合時，磁鐵KA1得電，KA1常開觸點閉合，控制電路KA1形成自鎖，變頻器正轉端子形成通路，實現電機正轉，正轉指示燈EL1通電，變亮形成正轉指示；KA1常閉觸點斷開與KA2形成互鎖。同理當反轉按鈕SB5閉合時，KA2形成自鎖，變頻器反轉端子形成通路，實現電機正轉，反轉指示燈EL2通電，變亮形成反轉指示，與KA1形成互鎖。

在停止時，由于電路中接入了變頻器使電路變得復雜了一些。停止開關SB3斷開時，控制電路部分斷電實現了停車，但這時變頻器系統還是帶電的。于是我們加入了系統停止按鈕SB1，當SB1斷開時，這個系統停電，實現了整個系統的斷電。

限位開關采用了NPN三線常開型的接近開關，當噴淋設備走到行走終端時，接近開關觸發并閉合，使磁鐵KA3或KA4閉合，常閉觸點變成常開，KA3或KA4斷開控制電路的斷電，使噴淋設備停車，實現了在限位的功能。

在水泵電動機的電路用一個簡單的自鎖電路，實現了對水泵啟動停止的控制。

雨漏試驗機電路原理圖如圖所示。

3 變頻器調試環節

首先進行電機的參數自學習，設置方式為：

首先設置P0.01為鍵盤指令通道。

然后輸入電機各項參數，根據電機選型，依次輸入為：P2.01：電機額定功率——0.75kW；P2.02：電機額定頻率——50Hz；P2.03：電機額定轉速——1380r/min；P2.04：電機額定電壓——380V；P2.05：電機額定電流——1.9A。

在電機不帶負載狀態下，設置P0.16=1，進行全面參數自學習。之后在電機帶負載狀態下，設置P0.16=2，進行靜止參數自學習。

之后便是設置運行指令通道（P0.01）→設置運行頻率→設置速度運行控制模式（P0.00）。速度運行控制模式分為三種：V/F控制模式（P0.00=0）；無PG矢量控制模式（P0.00=1）；轉矩控制模式（P0.00=2）。由于本項目雨漏試驗機對于多段變速及轉矩速度控制沒有要求，故選擇簡潔高效的V/F控制模式。

隨后便是設置加速及減速時間，其中，加速時間指變頻器從0Hz加速到最大輸出頻率（P0.03）所需時間。減速時間是指變頻器從最大輸出頻率（P0.03）減速到0Hz所需時間。

英威騰CHF100A變頻器有4組加減速時間：第一組：P0.11、P0.12；第二組：P8.00、P8.01；第三組：P8.02、P8.03；第四組：P8.04、P8.05。

經過上述方法進行調試及參數設置后，最后將運行指令通道P0.01=1，即設定為端子指令通道，即可由按鈕盤上的按鈕進行各項操作了。隨后進行各項運行測試，均良好實現各項功能。自此，該雨漏試驗機變頻改造項目便已順利完成。

該款英威騰CHF100A變頻器還有更多高級控制方式，如PID控制、PLC及多段速控制等，筆者同時進行了一定程度的學習和探索，由于篇幅有限，便不在此贅述。

參考文獻：

[1]楊洋，周志千.長鋼軌車發電車的試運行及調試方法設計[J]. 山東工業技術，2017，22（035）：4.

作者簡介：楊洋（1978-），男，本科，高級技師，主要研究方向：電器設計及關鍵技術。